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奔驰燃料电池汽车动力系统技术解析

时间:  2021-05-20 16:22   来源:  氢能源燃料电池电动汽车    作者:  网络转载

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导读:作为奔驰旗下第一款量产燃料电池汽车,GLC F-CELL燃料电池插电混动SUV早在2017法兰克福车展发布。梅赛德斯-奔驰已向德国铁路运营商交付了GLC F-CELL的首批示范车型。

奔驰燃料电池汽车动力系统技术解析

动力方面,奔驰GLC F-CELL燃料电池SUV搭载了氢燃料电池和锂离子电池的插电式混动系统。由400片燃料电池单体组成的金属极电堆峰值功率75 kW,锂离子电池组容量13.5 kW·h。与奔驰上一代燃料电池汽车相比,新一代燃料电池系统体积减少约30%,贵金属铂催化剂使用率降低90%。基于全球标准化的70 Mpa储氢瓶技术,奔驰GLC F-CELL搭载的2个氢瓶分别位于底盘和后排座椅下方,储氢容量达到4.4 kg。新车采用后轮驱动,位于后轴的异步电机最大功率达160 kW(217 hp),峰值扭矩375 N·m。在锂离子电池组满电情况下,NEDC循环工况续航里程达到487 km,其中纯电续航里程50 km,纯氢续航里程437 km。此外,插电混动系统配备了7.4 kW功率充电器,可在1.5小时内将电池容量从10%充至100%。

奔驰GLC F-CELL燃料电池SUV有多种运行模式和驾驶模式。运行模式包括4种:混动模式、燃料电池(纯氢)模式、锂电池(纯电)模式和充电模式;驾驶模式包括3种:经济模式、舒适模式和运动模式。混动模式中,燃料电池组工作在最佳效率区间,功率峰值由锂离子电池组提供;燃料电池模式下,车辆行驶动力仅依赖氢气,锂离子电池组通过从燃料电池获取能量保持SOC不变,该模式适用于长距离稳态巡航;锂电池模式适用于短距行程,动力仅靠锂电池组提供;高压锂电池组充电享有优先权,氢气容量耗至限值前优先给锂电池组充电至满电

与现代NEXO、本田Clarity燃料电池汽车相同,奔驰GLC F-CELL燃料电池混动SUV同样将高度集成化的燃料电池系统置于发动机舱,燃料电池发动机主要包括75kW燃料电池堆电动涡轮增压空压机膜式加湿器氢循环升压转换器空气滤清器离子交换器、12V水泵燃料电池控制单元等。

奔驰GLC F-CELL燃料电池SUV搭载带有废气能量回收的电动涡轮增压空压机,通过将电动增压和电堆出口废气涡轮增压有机结合,提高燃料电池系统效率(尤其在低负荷区间)。采用无油空气轴承,提高燃料电池耐久性和可靠性。通过全新设计和开发,该型电动涡轮增压空压机体积、重量、振动和噪音全面降低。

升压转换器主要作用是使燃料电池堆输出电压适应变化的车载高压。奔驰GLC F-CELL燃料电池SUV搭载的DC/DC效率极高,超过98%。奔驰报道,在低温暖机过程中,该型DC/DC可以大大降低燃料电池电压,短暂性释放热量,加速燃料电池温度提升。

通过采用化学成分改善的超薄质子交换膜强化质子传导效率、优化金属极板流场气体分配、调节运行条件等措施,与上一代燃料电池汽车相比,奔驰最新GLC F-CELL燃料电池堆的极限电流密度增加了近一倍。

此外,奔驰GLC F-CELL为提升燃料电池系统功率密度,对相关零部件进行了高度集成开发,比如对进气端板集成化,即将水气进出歧管和氢气再循环分配板高度总成;集成多个空气部件,如加湿器和水气分离器集成等。
 

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